DE4436244C1 - Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager, umfassend einen ringförmigen ersten Federkör­ per aus elastomerem Werkstoff und einen zweiten Federkörper, der durch zu­ mindest eine Tellerfeder gebildet ist, wobei der erste und der zweite Federkörper einander im wesentlichen konzentrisch zugeordnet und in einer funktionstechni­ schen Reihenschaltung angeordnet sind und wobei die Tellerfeder durch ein Spannelement derart vorspannbar ist, daß die Federrate nach der Verspannung auf die bestimmungsgemäße Vorspannung im wesentlichen Null ist.

Ein solches Lager ist aus der DE 41 25 249 C2 bekannt. Das Lager ist zur Ver­ bindung eines Ansaugrohrs mit einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, wobei dem Federkörper aus gummielastischem Werkstoff eine Tellerfeder aus einem nicht kriechendem Werkstoff in einer Reihenschaltung zugeordnet ist. Die Tellerfeder weist eine S-förmige Federkennlinie auf, wobei die im schwingungs­ freien Zustand vorhandene Verformung nach dem Vorspannen in dem Bereich der Federkennlinie liegt, der im wesentlichen horizontal verläuft. Nach einem anfänglich degressiven Verlauf der Federkennlinie schließt sich ein deutlich her­ vortretender Bereich an, in welchem sich erhebliche Verformungswege auch dann ergeben, wenn die aufzunehmende Belastung nur eine sehr geringe Ver­ änderung erfährt. Im Anschluß an den waagerechten Verlauf der Federkennlinie erfolgt ein steiler Anstieg der Federkennlinie mit progressivem Verlauf. Außer­ halb des waagerechten Verlaufs der Federkennlinie sind größere Kräfte zur Erzie­ lung einer Verformung der Tellerfeder erforderlich. Die akustisch störenden Schwingungen werden durch die ausgezeichnete Nachgiebigkeit der vorge­ spannten Tellerfeder isoliert. Eine Dämpfung tieferfrequenter Schwingungen mit größerer Amplitude erfolgt durch den Federkörper aus elastomerem Werkstoff.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß in Achsrich­ tung eingeleitete Schwingungen in ausgezeichneter Weise isoliert/ gedämpft werden. In Querrichtung soll das Lager demgegenüber eine gute Füh­ rung der abzustützenden Bauteile aufeinander gewährleisten und eine entspre­ chend große Federrate aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprü­ che Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß der erste Federkörper einen Be­ standteil einer Hülsengummifeder bildet und in radialer Richtung zwischen einem inneren und einem äußeren Stützkörper angeordnet ist, die jeweils hohlzylinder­ förmig ausgebildet sind, daß in axialer Richtung beiderseits der Hülsengummife­ der jeweils zumindest eine Tellerfeder angeordnet ist, die den zweiten und einen dritten Federkörper bilden, daß der innere Stützkörper von einem Stützkern im wesentlichen konzentrisch und relativ axialbeweglich durchdrungen ist, daß der Stützkern zumindest zweiteilig und zum Verspannen der Tellerfedern in axialer Richtung teleskopartig ausgebildet und durch das Spannelement betätigbar ist und jeweils ein Widerlager für den zweiten und dritten Federkörper bildet, während ein Stützkörper jeweils das andere Widerlager für den zweiten und dritten Federkörper bildet. Hülsen­ gummifedern gelangen bevorzugt dann zur Anwendung, wenn die aufeinander abgestützten Maschinenteile in axialer Richtung der Hülsengummifeder ver­ gleichsweise nachgiebig miteinander verbunden werden sollen, in radialer Rich­ tung demgegenüber aber eine vergleichsweise große Federsteifigkeit gefordert ist, um Lageveränderungen der beiden Maschinenteile in radialer Richtung der Hülsengummifeder nahezu vollständig zu vermeiden. Eine geringe Nachgiebigkeit in radialer Richtung und eine vergleichsweise große Nachgiebigkeit in axialer Richtung sind beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Lager als Motorlager in einem Kraftfahrzeug und/oder als Lager für einen Motorschemel auf dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs zu Anwendung gelangt. Beim Bremsen und Be­ schleunigen des Fahrzeugs sowie bei Kurvenfahrt soll eine Relativverlagerung der beiden aneinander abgestützten Maschinenteile möglichst vermieden wer­ den, während in axialer Richtung eingeleitete Schwingungen gedämpft/isoliert werden sollen. Vergleichsweise höherfrequente, akustisch störende Schwingungen werden beispielsweise während des Betriebs der Verbrennungs­ kraftmaschine durch diese selbst erzeugt. Tieferfrequente Schwingungen ent­ stehen beispielsweise beim Überfahren von Bodenunebenheiten. Das erfin­ dungsgemäße Lager weist durch die funktionstechnische Reihenschaltung des zweiten und dritten Federkörpers zu der Hülsengummifeder ausgezeichnete Ge­ brauchseigenschaften auf. Die beiden Tellerfedern werden derart vorgespannt, daß ihr Arbeitspunkt im schwingungsfreien Zustand unter statischer Vorlast im waagerechten Bereich der im wesentlichen S-förmigen Federkennlinien liegt. Die kleinamplitudigen, hochfrequenten Schwingungen werden durch die außeror­ dentlich große Nachgiebigkeit der vorgespannten Tellerfedern im waagerechten Bereich der S-förmigen Federkennlinien bewirkt. Sollen demgegenüber tieferfre­ quente, vergleichsweise großamplitudige Schwingungen gedämpft werden, die beispielsweise beim Überfahren von Bordsteinkanten entstehen, bewegt sich der Arbeitspunkt der Federkennlinie mit zunehmendem Federweg aus dem waage­ rechten Bereich der Federkennlinien heraus, wodurch eine vergrößerte Federstei­ figkeit erzielt wird.

Außerdem wird die Hülsengummifeder derart belastet, daß sich der innere Stützkörper relativ zum äußeren Stützkörper in axialer Richtung verlagert, wobei der erste Federkörper auf Scherung beansprucht wird und eine Dämpfung der großamplitudigen, tieferfrequenten Schwingungen bewirkt. Schwingungen, die quer zur Achse des Lagers eingeleitet werden, werden durch den ersten Federkörper ebenfalls gedämpft, ohne daß sich jedoch eine nen­ nenswerte Radialverlagerung der beiden Stützkörper relativ zueinander ergibt. Das Lager ist in Querrichtung nahezu unnachgiebig. Ein gute Führung der beiden aufeinander abgestützten Maschinenteile zueinander wird dadurch bewirkt. Der Stützkern und der äußere Stützkörper sind jeweils mit einem der Maschinenteile relativ unbeweglich verbunden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Hülsen­ gummifeder separat erzeugt ist und eine vormontierbare Einheit bildet. Die Her­ stellung des Lagers ist dadurch vereinfacht, daß die Hülsengummifeder als ein­ teilige Einheit gemeinsam mit dem zweiten und dritten Federkörper auf dem Stützkern montiert wird. Hülsengummifedern sind in den verschiedensten Ab­ messungen und mit den unterschiedlichsten Gebrauchseigenschaften preisgün­ stig verfügbar. Das gesamte Lager kann daher problemlos an die jeweiligen Ge­ gebenheiten des Anwendungsfalls angepaßt werden und ist kostengünstig her­ stellbar.

Im Hinblick auf eine gute Isolierung hochfrequenter Schwingungen ist eine große Nachgiebigkeit des zweiten und dritten Federkörpers von Vorteil. Dazu kann es vorgesehen sein, daß der zweite und dritte Federkörper jeweils durch ein Teller­ federpakte gebildet sind, daß jeweils zumindest zwei Tellerfedern aufweist. Be­ vorzugt weist jedes Tellerfederpaket vier in Reihe geschaltete Tellerfedern auf. Dadurch wird ein guter Kompromiß zwischen der Größe des Tellerfederpakets und der Größe des Federwegs erzielt, bei dem sich der Arbeitspunkt innerhalb des waagerechten Bereichs der S-förmigen Federkennlinien bewegt.

Der innere Stützkörper ist axial beiderseits auf dem zweiten und dritten Feder­ körper abgestützt und bildet deren Widerlager. Die Innenumfangsfläche des in­ neren Stützkörpers und/oder die äußere Umfangsfläche des Stützkerns können zur Minimierung der Reibung bei axialen Relativverlagerungen mit einer rei­ bungsverringernden Oberflächenbeschichtung versehen sein. Das Lager spricht dann sehr feinfühlig auf die Einleitung von hochfrequenten, kleinamplitudigen Schwingungen an. Nach einer anderen Ausgestaltung kann der Stützkern bei­ spielsweise aus einer Bronzelegierung bestehen.

Der äußere Stützkörper ist von einem der aufeinander abzustützenden Maschi­ nenteile relativ unbeweglich umschlossen. Das Maschinenteil kann beispiels­ weise durch einen Motorschemel eines Kraftfahrzeugs gebildet sein.

Das Spannelement kann als Schraube ausgebildet sein, die mit einem mit dem Stützkern relativ unbeweglich verbundenen Maschinenteil in Eingriff ist und den Stützkern im wesentlichen zentral durchdringt. Bei dem mit dem Stützkern ver­ bundenen Maschinenteil kann es sich beispielsweise um den Motor eines Kraftfahrzeugs handeln, der durch das Lager auf einem Motorschemel abge­ stützt ist. Im ungespannten Vormontagezustand weist der Stützkern, bedingt durch die nicht-vorgespannten Tellerfederpakete des zweiten und dritten Feder­ körpers, seine größte Ausdehnung in axialer Richtung auf. Im vorgespannten Einbauzustand wird die Schraube in das Maschinenteil eingeschraubt, das auf der axialen Stirnseite des Stützkerns abgestützt ist. Beim Einschrauben des Spannelements werden der zweite und der dritte Federkörper derart vorge­ spannt, daß deren Arbeitspunkte im waagerechten Bereich der jeweils S-förmi­ gen Federkennlinie liegt. Der Stützkern weist eine im Vergleich zum ungespann­ ten Vormontagezustand um den Vorspannweg der Tellerfederpakte verringerte axiale Ausdehnung auf. Die Widerlager des Stützkerns können durch Radialvor­ sprünge gebildet sein, wobei der dem abzustützenden Maschinenteil zuge­ wandte Radialvorsprung auf der der Hülsengummifeder zugewandten Seite das Widerlager für den zweiten Federkörper bildet und auf der in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite ein Maschinenteil aufnimmt. Die Radialvorsprünge sind bevorzugt einstückig mit dem Stützkern ausgebildet. Die gegenseitige Zu­ ordnung der Bestandteile des Lagers bei der Montage ist dadurch vereinfacht.

Der Außendurchmesser der vorgespannten zweiten und dritten Federkörper ist bevorzugt kleiner, als der Außendurchmesser des äußeren Stützkörpers. Hierbei ist von Vorteil, daß das gesamte ungespannte Lager im Vormontagezustand durch die Ausnehmung in dem Maschinenteil geführt werden kann, das den äußeren Stützkörper während der bestimmungsgemäßen Verwendung relativ unbeweglich umschließt. In einem Reparaturfall ist eine derartige Ausgestaltung von hervorzuhebendem Vorteil.

Das erfindungsgemäße Lager kann beispielsweise als Motorlager in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung gelangen oder einen Motorschemel auf dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs abstützen.

Das erfindungsgemäße Lager wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 weiter erläutert.

In Fig. 1 ist das Lager in einem ungespannten Vormontagezustand gezeigt.

Fig. 2 zeigt das Lager aus Fig. 1 im vorgespannten Einbauzustand.

In Fig. 3 ist das Lager aus Fig. 2 während seiner Demontage dargestellt.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Lager im ungespannten Vormontagezustand gezeigt. Das Lager besteht aus einer Hülsengummifeder 4, die durch einen inne­ ren Stützkörper 5 gebildet ist, der mit radialem Abstand von einem äußeren Stützkörper 6 umschlossen ist. Innerhalb des durch den radialen Abstand gebil­ deten Spalts ist ein erster Federkörper 1 angeordnet, der die beiden Stützkörper 5, 6 miteinander verbindet. Die Hülsengummifeder weist nur eine geringe Nach­ giebigkeit in radialer Richtung auf, im Vergleich zu einer wesentlich größeren Nachgiebigkeit in axialer Richtung. Die Hülsengummifeder 4 umschließt einen Stützkern 8, der zweiteilig ausgebildet ist und aus zwei teleskopartigen Stütz­ kernteilen 8.1, 8.2 besteht. Der Stützkern 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel von einem schraubenartigen Spannelement 3 durchdrungen, das in axialer Richtung einerseits mit einem Gewinde 13 in das Maschinenteil 10 einschraub­ bar ist, das beispielsweise durch eine Verbrennungskraftmaschine gebildet ist. In axialer Richtung andererseits ist der Schraubenkopf 14 an einer topfartig gestal­ teten Verliersicherung 15 angelegt, die den dritten Federkörper 7 umfangsseitig mit radialem Abstand umschließt. Das erste Stützkernteil 8.1 ist mit einem ein­ stückig angeformten Radialvorsprung 11 versehen, der als Widerlager für die in Richtung der Hülsengummifeder angeordneten Tellerfedern 2.1 des zweiten Fe­ derkörpers 2 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der zweite Federkörper 2 aus einem Tellerfederpaket mit vier Tellerfedern, die sich am inne­ ren Stützkörper 5 der Hülsengummifeder 4 abstützten. Der dritte Federkörper 7, der entsprechend dem zweiten Federkörper 2 ausgebildet ist, stützt sich an ei­ nem ringförmigen Radialvorsprung 12 ab, der in axialer Richtung verschieblich auf dem zweiten Stützkernteil 8.2 angeordnet ist. In axialer Richtung anderer­ seits ist der dritte Federkörper 7 auf einem weiteren Radialvorsprung 16 abge­ stützt, der einstückig ineinander übergehend mit dem zweiten Stützkernteil aus­ gebildet ist. Der axiale Spannweg 17 zwischen dem ersten und dem zweiten Stützkern 8.1, 8.2 entspricht dem Weg, um den die Tellerfedern des zweiten und des dritten Federkörpers 2, 7 vorgespannt werden müssen, so daß ihr Ar­ beitspunkt jeweils im waagerechten Teilbereich der im wesentlichen S-förmigen Federkennlinien liegt.

In Fig. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte Lager im vorgespannten Einbauzustand ge­ zeigt. Das Spannelement 3 ist mit seinem Gewinde 13 in eine Bohrung des Ma­ schinenteils 10 eingeschraubt, wobei der zweite und der dritte Federkörper 2, 7 derart vorgespannt sind, daß ihre Federraten im wesentlichen Null sind. Der äußere Stützkern 6 der Hülsengummifeder 4 ist umfangsseitig vom Maschinen­ teil 9 relativ unbeweglich umschlossen. Zur Positionierung des Lagers innerhalb des Maschinenteils 9 weist dieses auf der dem axial angrenzenden Maschinen­ teil 10 zugewandten Seite einen Anschlag 18 auf. Die axiale Sicherung der Hül­ sengummifeder 4 innerhalb des Maschinenteils 10 erfolgt durch einen Siche­ rungsring 19, der in eine Nut eingeschnappt ist.

In Fig. 3 ist das Lager während seiner Demontage gezeigt. Es ist zu erkennen, daß die als Tellerfederpakete ausgebildeten zweiten und dritten Federkörper 2, 7 einen geringeren Außendurchmesser aufweisen, als der äußere Stützkörper 6 der Hülsengummifeder 4. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Lager problemlos auszutauschen. Dazu wird lediglich das Spannelement 3 aus dem Maschinenteil 10 gelöst und anschließend der Sicherungsring 19 entfernt. Das Lager kann dann komplett nach unten entnommen werden.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Maschinenteil 9 durch den Motorschemel und das Maschinenteil 10 durch das Chassis eines Kleintransporters gebildet, wobei auf dem Motorschemel eine hier nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine befestigt ist.

Claims (10)

1. Lager, umfassend einen ringförmigen ersten Federkörper aus elastomerem Werkstoff und einen zweiten Federkörper, der durch zumindest eine Tel­ lerfeder gebildet ist, wobei der erste und der zweite Federkörper einander im wesentlichen konzentrisch zugeordnet und in einer funktionstechni­ schen Reihenschaltung angeordnet sind und wobei die Tellerfeder durch ein Spannelement derart vorspannbar ist, daß die Federrate nach der Ver­ spannung auf die bestimmungsgemäße Vorspannung im wesentlichen Null ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Federkörper (1) einen Bestand­ teil einer Hülsengummifeder (4) bildet und in radialer Richtung zwischen einem inneren (5) und einem äußeren Stützkörper (6) angeordnet ist, die jeweils hohlzylinderförmig ausgebildet sind, daß in axialer Richtung bei­ derseits der Hülsengummifeder (4) jeweils zumindest eine Tellerfeder (2.1, 7.1) angeordnet ist, die den zweiten (2) und einen dritten Federkörper (7) bilden, daß der innere Stützkörper (5) von einem Stützkern (8) im we­ sentlichen konzentrisch und relativ axialbeweglich durchdrungen ist, daß der Stützkern (8) zumindest zweiteilig und zum Verspannen der Tellerfe­ dern (2.1, 7.1) in axialer Richtung teleskopartig ausgebildet und durch das Spannelement (3) betätigbar ist und jeweils ein Widerlager für den zweiten (2) und dritten Federkörper (7) bildet, während ein Stützkörper (5, 6) jeweils das andere Widerlager für den zweiten (2) und dritten Federkörper (7) bildet.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsengummi­ feder (4) separat erzeugt ist und eine vormontierbare Einheit bildet.

3. Lager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der dritte Federkörper (2, 7) jeweils durch ein Tellerfederpaket gebil­ det sind, das jeweils zumindest zwei Tellerfedern (2.1., 2.2, . . . ; 7.1, 7.2, . . . ) aufweist.

4. Lager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Stützkörper (5) axial beiderseits auf dem zweiten und dritten Federkörper (2, 7) abgestützt ist und deren Widerlager bildet.

5. Lager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Stützkörper (6) von einem der aufeinander abzustützenden Maschinenteile (9) relativ unbeweglich umschlossen ist.

6. Lager nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann­ element (3) als Schraube ausgebildet ist, die mit einem mit dem Stützkern (8) verbundenen Maschinenteil (10) in Eingriff ist und den Stützkern (8) im wesentlichen zentral durchdringt.

7. Lager nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerla­ ger des Stützkerns (8) durch Radialvorsprünge (11, 12) gebildet sind.

8. Lager nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen­ durchmesser der vorgespannten zweiten und dritten Federkörper (2, 7) kleiner ist, als der Außendurchmesser des äußeren Stützkörpers (6).

9. Lager nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung als Motorlager in einem Kraftfahrzeug.

10. Lager nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung als Lager für einen Motorschemel auf dem Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs.